Литр сжиженного газа перевести в кубометры

Алан-э-Дейл       02.05.2022 г.

Что представляет собой традиционный природный газ?

В широком смысле под природным газом принято понимать практически любой из тех газов, которые применяются в качестве топлива, поскольку все они добываются из недр земли. В узком смысле под природным может пониматься газ, максимально приближенный по своим свойствам к тому, который извлекается из недр. То есть речь идет о топливе, представленном в виде несжатого, перемещаемого по специальным трубам газообразного вещества. С точки зрения химического состава традиционный природный газ чаще всего представлен метаном.

Рассматриваемый вид топлива с момента добычи и до доставки потребителю практически не меняет физического состояния и в большинстве случаев остается собственно газом. Его хранение осуществляется при задействовании специальной инфраструктуры — газовых хранилищ, в которые он закачивается. Перемещение соответствующей разновидности топлива к потребителям осуществляется, как мы отметили выше, с помощью труб.

Что выгоднее?

Давно подсчитано, что технологии перевозки СПГ выгоднее обычного трубопровода на больших расстояниях, превышающих несколько тысяч километров.

В России по поводу производства СПГ больше всего волнуется «Газпром». По мнению его ведущих специалистов, российский СПГ уже начал составлять ненужную конкуренцию трубопроводному способу. Одним из аргументов является отсутствие экспортной пошлины и налога на добычу полезных ископаемых на том же «Ямале СПГ». Такую ситуацию называют «потерей бюджетной эффективности».

Кажется, что компромиссное решение нашел Президент Владимир Путин. Он также не видит ничего хорошего в конкуренции двух видов российского природного газа. Вместе с тем технологии СПГ нужно продвигать на внутреннем рынке страны для перестройки общественного транспорта на новый вид топлива – газомоторный. Кроме автобусов, в России найдется множество потребителей СПГ, в основном это жители удаленных пунктов, где нет и не будет никаких газопроводов.

Особенности производства СПГ

Сжижение природного газа с целью его транспортировки морским путем производится с использованием технологии последовательных независимых замкнутых контуров, по которым циркулирует специальная рабочая смесь (обычно от одного до трех независимых охлаждающих контуров). Впервые такие установки были созданы в 50-е годы, а сейчас уже успешно функционирует целая индустрия производства СПГ. Современные технологические линии по производству СПГ позволяют сжижать до 95% входного газа при низких удельных энергозатратах.

Развитие технологии сжижения природного газа приводит к тому, что производительность сжижающих установок постоянно повышается, а удельная стоимость в расчете на годовую производительность снижается. Наименьшим энергопотреблением и максимальными капитальными затратами отличаются так называемые трехконтурные схемы ожижителей (Cascade). Однако наибольшее распространение получили все же различные варианты двухконтурных схем, сочетающие в себе приемлемые капитальные расходы с допустимым с экономической точки зрения энергопотреблением.

Танкеры для транспортировки газа являются ключевым звеном во всей производственно-сбытовой системе. Строительство судов позволяет четко определять географию развития рынка СПГ. Совершенствование технологии перевозок СПГ приводит с одной стороны, к снижению транспортных тарифов, а с другой – к тому, что в разработку будут вовлекаться новые месторождения, расположенные например в Арктике (суда-газовозы ледового класса), и, как следствие, многие из ранее недоступных потребителям запасов газа становятся доступными.

Сжижение и перевозка газа требуют больших начальных капитальных затрат, но все же они значительно меньше, чем затраты на строительство магистральных газопроводов, и при транспортировке на расстояния более 3000-3500 км являются более экономически целесообразными. По существу, тарифы на транспортировку и сжижение фактически определяются не операционными, а капитальными затратами, поэтому началу производства СПГ, как правило, предшествует предварительная договоренность потенциального потребителя и производителя о гарантированном спросе и тарифах на продолжительный срок (15-20 лет). В тоже время технология СПГ позволяет транспортировать газ практически к любым регазификационным терминалам, что дает дополнительные возможности в регулировании спроса путем переброски СПГ в регионы, где спрос (и цены) высоки.

Еще одним решающим фактором, делающим открытыми для технологии СПГ многие месторождения, расположенные в прибрежной и шельфовой зоне, а также в местах, где нет естественных гаваней, способных принимать газовозы, являются достижения в области проектирования и строительства отгрузочных продуктопроводов СПГ и отгрузочных сооружений, способных обеспечить отгрузку СПГ в открытом море при высоте волн до 3,5 м и на расстоянии до 5-8 км от берега. Однако стоимость отгрузочных СПГ-продуктопроводов до настоящего времени все еще достаточно велика.

Риск пожара / взрыва и смягчение его последствий

Сферический контейнер для газа, который обычно используется на нефтеперерабатывающих заводах.

На нефтеперерабатывающем заводе или газовом заводе СНГ должен храниться в резервуарах под давлением . Эти контейнеры бывают цилиндрическими, горизонтальными или сферическими. Обычно эти сосуды проектируются и изготавливаются в соответствии с некоторыми правилами. В Соединенных Штатах этот кодекс регулируется Американским обществом инженеров-механиков (ASME).

Контейнеры для сжиженного нефтяного газа имеют клапаны сброса давления, так что при воздействии внешних источников тепла они выпускают сжиженный нефтяной газ в атмосферу или факельную трубу .

Если резервуар подвергается пожару достаточной продолжительности и интенсивности, он может подвергнуться взрыву расширяющегося пара кипящей жидкости ( BLEVE ). Обычно это вызывает беспокойство у крупных нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, которые обслуживают очень большие контейнеры. Как правило, резервуары сконструированы таким образом, что продукт будет выходить быстрее, чем давление может достигнуть опасного уровня.

Одно из средств правовой защиты, которое используется в промышленных условиях, — это оснащение таких контейнеров мерой, обеспечивающей степень огнестойкости . Большие сферические контейнеры для сжиженного нефтяного газа могут иметь толщину стальных стенок до 15 см. Они оснащены сертифицированным предохранительным клапаном . Большой пожар в непосредственной близости от сосуда повысит его температуру и давление . Верхний предохранительный клапан предназначен для сброса избыточного давления и предотвращения разрушения самого контейнера. При достаточной продолжительности и интенсивности пожара давление, создаваемое кипящим и расширяющимся газом, может превышать способность клапана удалять избыток. Если это произойдет, передержанный контейнер может сильно разорваться, выбросив части с большой скоростью, в то время как выпущенные продукты также могут воспламениться, что потенциально может вызвать катастрофические повреждения всего, что находится поблизости, включая другие контейнеры.

Люди могут подвергнуться воздействию сжиженного нефтяного газа на рабочем месте при вдыхании, контакте с кожей и глазами. Управление по безопасности и гигиене труда (OSHA) установило допустимый предел ( допустимый предел воздействия ) для воздействия сжиженного нефтяного газа на рабочем месте на уровне 1000 ppm (1800 мг / м 3 ) в течение 8-часового рабочего дня. Национальный институт профессиональной безопасности и здоровья (NIOSH) установила предел рекомендуемой экспозиции (REL) 1000 частей на миллион (1800 мг / м 3 ) в течение 8-часового рабочего дня. При уровнях 2000 ppm, 10% нижнего предела взрываемости, сжиженный нефтяной газ считается непосредственно опасным для жизни и здоровья (исключительно из соображений безопасности, связанных с риском взрыва).

Сравнение

Главное отличие природного газа от сжиженного (если рассматривать и тот и другой в узком смысле) заключается, прежде всего, в том, что первый находится в газообразном состоянии — с температурой, примерно соответствующей той, что есть у окружающей среды, обладает минимальным давлением и является метаном. Второй может быть очень сильно охлажденной жидкостью (если это сжиженный метан), сжатым до состояния жидкости газом с иными химическими свойствами (если это пропан и бутан) либо веществом, превращенным в жидкость посредством сильной компрессии (если речь идет о компримированном газе, добытом из недр земли). Отсюда разница в методах транспортировки газа, в способах его хранения.

Традиционный природный газ, как правило, не требует дополнительной переработки перед доставкой непосредственно потребителю — достаточно обеспечить его поступление в трубу и осуществить последующее распределение топлива. Сжиженный газ, прежде чем подавать потребителям, необходимо регазицифировать либо извлечь из баллона, превратив из жидкости в стандартное состояние.

Определив, в чем разница между природным и сжиженным газом, зафиксируем выводы в таблице.

Есть ли еще «порох» и насколько его хватит?

В последние годы все чаще поднимается тема замены углеводородов на «зеленые» источники энергии. Сторонники ветряков и солнечных батарей апеллируют тем, что запасы нефти и газа заканчиваются, а их добыча наносит большой ущерб окружающей среде. Вице-президент национального фонда «Стратегические ресурсы России», академик РАЕН Владимир Полеванов убежден, что война против углеводородов — это жульничество. А запасов нефти и газа России хватит еще на несколько десятков лет. 

Академик рассказал, что по последним данным, которые пока многими не признаются, запасы нефти и газа восстанавливаются. В качестве примера он привел Ромашкинское месторождение, которое расположено в Татарстане. Во времена СССР запасы нефти там составляли 700 млн тонн, а отработано уже 2 млрд тонн

Полеванов обратил внимание, что, хотя месторождений в нашей стране много, из-за текущей политической и экономической ситуации не все они сейчас будут рентабельны

По мнению депутата Госдумы, первого заместителя председателя Комитета по энергетике Валерия Селезнева, России необходимо искать баланс между новыми источниками энергии и теми, которые сейчас существуют. Он заявил, что не надо идти на поводу лоббистов, которые предлагают только один. Вместо этого следует разработать план с четкими параметрами баланса между нефтью, газом, атомной энергетикой и альтернативными источниками. 

Примечания[править | править код]

  1. ↑  (англ.). US Department of Energy (DOE) Office of Fossil Energy, National Energy Technology Laboratory (August 2005). Дата обращения: 10 ноября 2016.
  2. , с. 40.
  3. Гайнуллин Ф. Г., Гриценко А. И., Васильев Ю. Н., Золотаревский Л. С. Природный газ как моторное топливо на транспорте. — М.: «Недра», 1986.
  4.  (недоступная ссылка). Дата обращения: 16 мая 2014.
  5. . neftegaz.ru. Дата обращения: 5 ноября 2019.
  6. , с. 46.
  7. ЦДУ ТЭК. . ЦДУ ТЭК. ЦДУ ТЭК (15.05.2019).
  8. Сергей Кудияров. СПГ не пройдёт // Эксперт, № 35 (1041), 28 августа — 3 сентября 2017
  9. . РИА Новости (20200224T0800+0300). Дата обращения: 25 марта 2020.
  10. .

Составные элементы мини-завода по сжижению природного газа

В зависимости от выбранной технологии производства СПГ, комплектуется и мини-завод. В России используются комплексы для сжижения метана с помощью азота. Оборудование предоставляют некоторые отечественные компании, например, ЗАО «Крионорд», а также китайские (Sureway, GASOOO), американская Dresser-Rand Group, англо-голландский концерн Shell.

Завод от компании ЗАО «Крионорд» по производству СПГ состоит из следующих составных элементов:

Конструкция типового надземного резервуара СПГ

  • система приема и очистки природного газа;
  • агрегат для осушки и подогрева метана;
  • компрессор;
  • рекуперативные теплообменники нижнего и верхнего температурного уровня;
  • теплообменник-испаритель;
  • дроссельная машина;
  • холодильная установка;
  • емкость для хранения СПГ.

Технические характеристики завода:

  • производительность – до 2,9 т/ч;
  • расход электроэнергии – до 430 кВт;
  • давление в системе – до 25 МПа;
  • расход исходного сырья – 3600 нм3/ч.

Компрессорное технологическое оборудование газового комплекса

Для осуществления процесса производства необходим газ такого состава:

  • CH4 – 98%;
  • C2H6 – 0,7%;
  • C3H8 – 0,5%;
  • CO2 – 0,05%;
  • N2 – 0,8%.

Полученный сжиженный газ будет соответствовать ТУ РФ №51-03-03-05.

Страны-потребители[править | править код]

Основными импортёрами СПГ в 2017 году были (в млрд м³/год):

  • Япония — 113,9;
  • Китай — 52,6;
  • Республика Корея — 51,3;
  • Индия — 25,7;
  • Тайвань — 22,5;
  • Испания — 16,6;
  • Турция — 10,9;
  • Франция — 19,8.

На 2014 год 29 стран импортировали СПГ.

За последние десять лет мировой спрос на СПГ увеличился вдвое, составив в 2016 году 258 млн тонн.

Импорт СПГ в западную Европуправить | править код

На территории Европы расположено около тридцати крупных регазификационных терминалов, суммарная мощность которых по состоянию на конец 2016 г. превышала 218 млрд м³ в эквиваленте природного газа. Однако в число крупнейших потребителей СПГ европейские страны не входят. Общий импорт СПГ в Европу в 2016 г. составил всего лишь 51 млрд м³ в эквиваленте (15,3 % мирового рынка этого продукта). При этом крупные поставки осуществлялись в Испанию (13,2 млрд м³), Великобританию (10,5 млрд м³), Францию (9,7 млрд м³).

Одна из причин низкой активности европейских стран на рынке СПГ — его высокая стоимость, другая причина — давно отлаженные трубопроводные поставки газа из России. В результате существующие регазификационные мощности не востребованы, терминалы работают с довольно низкой загрузкой. В 2016 г. загрузка мощностей терминалов колебалась от 19 % в Нидерландах и 20 % в Великобритании до 31 % в Бельгии и 37 % в Италии.

В октябре 2019 года глава немецкой энергетической компании «Uniper» Андреас Ширенбек оценил в перспективе дефицит газа на континенте, который может достичь 300 миллиардов кубометров в год. По его словам, нынешняя ситуация с СПГ на европейском рынке говорит об увеличении поставок, которые обеспечит в основном Россия. По его словам, альтернативных источников практически нет. Норвегия сделать это не в состоянии из-за истощения месторождений в Северном море, а Алжир снизил экспорт на 20 процентов и сдаёт позиции крупного европейского поставщика из-за повышения внутреннего спроса.

Расходы на эксплуатацию и обслуживание

Хорошо отрегулированное газовое оборудование практически не требует обслуживания, так как нагара и копоти не образуют ни сжиженный, ни магистральный газ. Профилактические работы и контрольные осмотры регулярно проводятся независимо от вида топлива, и затраты на них примерно одинаковы.

В эксплуатационные расходы при использовании сжиженного газа могут войти расходы на электроэнергию, если в системе применены испарители с электрическим нагревом. Испарители устанавливают в мощных промышленных системах для увеличения скорости образования паровой фазы, а также с наземными газгольдерами, так как естественное испарение бутановой составляющей прекращается при отрицательных температурах.

Но электрические испарители обычно используют в системах с относительно небольшим потреблением газа, и они расходуют не так много энергии. В высокопроизводительных системах применяют испарители с жидкостным нагревом, тепло для которых производится за счет сжигания того же сжиженного газа.

Так что, расходы на эксплуатацию и обслуживание для систем, работающих на магистральном и сжиженном газе, практически одинаковы.

Свойства и способности сжиженных пропана, бутана и метана

Основное отличие СУГ от других видов топлива заключается в способности быстро менять свое состояние из жидкого в газообразное и обратно при определенных внешних условиях. К этим условиям относятся температура окружающей среды, внутреннее давление в резервуаре и объем вещества. Например, бутан сжижается при давлении 1,6 МПа, если температура воздуха равна 20 ºС. В то же время, температура его кипения всего -1 ºС, поэтому при серьезном морозе он будет сохранять жидкое состояние, даже если открыть вентиль баллона.

Пропан имеет более высокую энергоемкость, чем бутан. Температура его кипения равняется -42 ºС, поэтому даже в суровых климатических условиях он сохраняет способность к быстрому газообразованию.

Еще ниже температура кипения у метана. Он переходит в жидкое состояние при -160 ºС. Для бытовых условий СПГ практически не применяется, однако для импорта или транспортировки на серьезные расстояния способность природного газа сжижаться при определенной температуре и давлении имеют весомое значение.

транспортировка танкером

Любой сжиженный углеводородный газ отличается высоким коэффициентом расширения. Так, в заполненном 50-литровом баллоне содержится 21 кг жидкого пропана-бутана. При испарении всей «жидкости» образуется 11 кубометров газообразного вещества, что эквивалентно 240 Мкал. Поэтому такой вид топлива считается одним из самых эффективных и экономически выгодных для систем автономного отопления. Больше об этом можно прочитать здесь.

При эксплуатации углеводородных газов необходимо учитывать их медленную диффузию в атмосферу, а также низкие пределы воспламеняемости и взрывчатости при контакте с воздухом. Поэтому с такими веществами нужно уметь правильно обращаться, учитывая их свойства и специальные требования безопасности.

Таблица свойств

Сжиженный углеводородный газ — чем он лучше других видов топлива

Индустрия применения СУГ достаточно широка, что обусловлено его теплофизическими характеристиками и эксплуатационными преимуществами по сравнению с другими видами топлива.

Транспортировка. Основная проблема доставки обычного газа в населенные пункты заключается в необходимости прокладки газовой магистрали, длина которой может достигать нескольких тысяч километров. Для транспортировки сжиженного пропан-бутана не требуется постройка сложных коммуникация. Для этого используются обычные баллоны или другие резервуары, которые перевозятся с помощью автомобильного, железнодорожного или морского транспорта на любые расстояния. Учитывая высокую энергоэффективность данного продукта (на одном баллоне СПБ можно месяц готовить еду для семьи), выгода очевидна.

Произведенные ресурсы. Цели применения сжиженных углеводородов аналогичны целям применения магистрального газа. К ним относятся: газификация частных объектов и населенных пунктов, производство электроэнергии посредством газогенераторов, эксплуатация двигателей транспортных средств, производство продуктов химической промышленности.

Высокая теплотворная способность. Жидкие пропан, бутан и метан очень быстро преобразуются в газообразное вещество, при сгорании которого выделяется большое количество тепла. Для бутана — 10,8 Мкал/кг, для пропана — 10,9 Мкал/кг, для метана — 11,9 Мкал/кг. Коэффициент полезного действия теплового оборудования, которое работает на СУГ, значительно выше КПД приборов, принимающих в качестве сырья твердотопливные материалы.

Простота регулировки. Подача сырья к потребителю может регулироваться как в ручном, так и в автоматическом режимах. Для этого существует целый комплекс приборов, отвечающих за регулировку и безопасность эксплуатации сжиженного газа.

Высокое октановое число. СПБ имеет октановое 120, что делает его более эффективным сырьем для двигателей внутреннего сгорания, чем бензин. При использовании пропана-бутана в качестве моторного топлива повышается межремонтный период для двигателя и сокращается расход смазочных материалов.

Сокращение расходов при газификации населенных пунктов. Очень часто СУГ применяют для устранения пиковой нагрузки на магистральные газораспределительные системы. Более того, выгоднее установить для удаленного населенного пункта автономную систему газификации, чем тянуть сеть трубопроводов. По сравнению с прокладкой сетевого газа удельные капиталовложения уменьшаются в 2-3 раза. Кстати, больше информации можно найти здесь, в разделе об автономной газификации частных объектов.

Использование сжиженного газа

Несколько сложнее со сжиженным газом. Он широко применяется:

  • в современном промышленном производстве;
  • в тепловой и электроэнергетике;
  • как резервный запас в период наиболее интенсивного потребления населением;
  • в качестве замены традиционным бензину или дизельному топливу для автомобильного транспорта;
  • в бытовых целях.

В домашнем хозяйстве сжиженный газ в баллонах выгодно использовать для эксплуатации газопотребляющих приборов бытового назначения при условии отсутствия подвода централизованной магистрали.

Для сжижения используются разнообразные смеси пропана с бутаном. Применение метана экономически невыгодно, поскольку при комнатной температуре давление в системе возрастает настолько, что для обеспечения безопасности требуется создание ёмкостей с большой толщиной стенки и применения материалов повышенной прочности.

Изменение объёма газа при переходе из жидкой фазы в газообразную определяется следующими факторами:

  • химическим составом;
  • давлением;
  • температурой;
  • плотностью и удельной массой.

Рекомендуем: Сколько литров в одном кубе воды по счётчику

Чтобы рассчитать количество литров сжиженного газа в кубометры топлива, перешедшие в газообразное состояние, необходимо использовать указанные характеристики. Но поскольку затруднительно достоверно установить точный состав смеси в баллоне, необходимо руководствоваться приблизительным соотношением, согласно которому при стандартной температуре в 20 градусов из 1-го литра сжиженного получится 200 – обычного газа. Поэтому применяется формула:

Окуб = Ол/5

где:

  • Окуб – объём в кубических метрах;
  • Ол – объём в литрах.

При расчёте необходимо дополнительно учитывать, что в целях безопасности газовые баллоны заполняются не более 85 процентов общего объёма.

СПГ и инвестиции

Высокая металлоемкость, сложность технологического процесса, необходимость  серьезных капитальных вложений, а так же длительность всех процессов связанных с созданием инфраструктурных объектов такого рода: обоснование инвестиций, тендерные процедуры, привлечение заемных средств и инвесторов, проектирование и строительство, которое обычно сопряжено с серьёзными логистическими трудностями, — создают препятствия для роста производства в этой сфере.

В некоторых случаях мобильные установки по сжижению могут быть неплохим вариантом. Однако их пиковая производительность весьма скромна, а энергозатратность на единицу газа выше чем у стационарных решений. Кроме того химический состав самого газа может стать непреодолимым препятствием.

Чтобы снизить риски и обеспечить возврат вложенных средств разрабатывают планы по эксплуатации установок на 20 лет вперед. А решение о разработке месторождения часто зависит от того способен ли данный участок поставлять газ в течении длительного промежутка времени.

Заводы разрабатываются под конкретную площадку и технические условия, определяемые во многом составом поступающего газового сырья. Сам завод организован по принципу черного ящика. На входе сырье, на выходе продукты, что требует минимального участия персонала в процессе.

Состав оборудования площадки, его колличество, мощность, последовательность процедур которые требуются для подготовки газовой смеси к сжижению разрабатываются для каждой конкретного завода в соответствии с требованиями Заказачика и потребителей продукции.

Выводы и полезное видео по теме

Как производят сжиженный газ и зачем его сжижают:

https://youtube.com/watch?v=zkNVpZj-kSw

Все про сжиженные газы:

Технологий сжижения газов существует несколько. Для метана они свои, а для пропан-бутана свои. При этом СУГ получить дешевле, а перевозить/хранить проще и безопасней. Получение метанового СПГ является более затратным и сложным процессом. Плюс его регазификация требует специализированного оборудования. При этом метан более востребован сегодня на рынке, поэтому его сжижают гораздо в больших объемах.

Имеются уточняющие вопросы или свое экспертное мнение по теме сжижения газа? Возможно, у вас есть что добавить к вышеизложенному. Не стесняйтесь, спрашивайте и/или комментируйте статью в расположенном ниже блоке.

Гость форума
От: admin

Эта тема закрыта для публикации ответов.